Cà Mau được mở mang cách đây 300 năm. Vào thế kỷ 17, một số lưu dân người Việt vì không chịu nổi cảnh áp bức bóc lột của chế độ phong kiến đã rời bỏ quê hương nơi cư trú đến làm ăn sinh sống tại đây, dựng thành một xã với tên gọi “xã Cà Mau”. Đến năm 1808, dưới thời Gia Long, Minh Mạng, xã Cà Mau được nâng lên thành huyện Long Xuyên thuộc tỉnh Hà Tiên. Ngày 18/12 /1882 vùng Cà Mau nhập với Bạc Liêu lập thành tỉnh Bạc Liêu.
Ngày 9/3/1956 chính quyền Việt Nam Cộng hòa thành lập tỉnh Cà Mau, tỉnh lị đặt tại Cà Mau. Đến ngày 22/6/1956 tỉnh Cà Mau được đặt tên mới là tỉnh An Xuyên, tỉnh lị là Quản Long. Năm 1964, chính quyền Mặt trận dân tộc giải phóng miền Nam Việt Nam và Việt Nam Dân chủ Cộng hòa thành lập hai tỉnh Cà Mau - Bạc Liêu dựa theo sự phân biệt địa giới hành chính của Việt Nam Cộng hòa để thuận tiện cho việc lãnh đạo phong trào cách mạng ở mỗi nơi.
Sau ngày 30 tháng 4, 1975, hợp nhất hai tỉnh Cà Mau và Bạc Liêu thành tỉnh Minh Hải. Tỉnh lỵ ban đầu đặt tại thị xã Bạc Liêu (được đổi tên là thị xã Minh Hải). Từ ngày 18/12/1984 tỉnh lị chuyển về thị xã Cà Mau.
Ngày 1 tháng 1 năm 1997 tỉnh Minh Hải được tách ra thành hai tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu. Khi đó thị xã Cà Mau trở thành tỉnh lỵ của tỉnh Cà Mau. Được công nhận là Thành phố cấp 3 từ ngày 30 tháng 4 năm 1999.
